FR2595169A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF ELECTRICAL CONTACTS - Google Patents
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Abstract
DES CONTACTS ELECTRIQUES EN ALLIAGE ARGENT-CADMIUM OU EN D'AUTRES ALLIAGES D'ARGENT SUSCEPTIBLES D'OXYDATION INTERNE, DANS LESQUELS LE CADMIUM EST OXYDE AU VOISINAGE D'UN COTE SEULEMENT, SONT FABRIQUES PAR UN PROCEDE CONSISTANT A CONFECTIONNER UN TUBE EN ALLIAGE ARGENT-CADMIUM, REVETIR LA PAROI INTERIEURE D'UNE COUCHE DE COMPOSE ANTIADHERENT OU INTRODUIRE DANS LE TUBE UNE FEUILLE SEPARATRICE REVETUE SUR CHAQUE FACE D'UNE COUCHE DE COMPOSE ANTIADHERENT, COMPRIMER LE TUBE DE FACON A L'APLATIR, CHAUFFER LE TUBE APLATI DANS UNE ATMOSPHERE CONTENANT DE L'OXYGENE DE FACON A OXYDER LA TENEUR EN CADMIUM AU VOISINAGE DE LA FACE EXTERIEURE DU TUBE ET A LAISSER NON OXYDEE LA TENEUR EN CADMIUM AU VOISINAGE DE LA FACE INTERIEURE, ELIMINER LA COUCHE DE COMPOSE ANTIADHERENT ET DIVISER LA PAROI DU TUBE APLATI, PAR DECOUPAGE, EN CONTACTS INDIVIDUELS.ELECTRICAL CONTACTS IN SILVER-CADMIUM ALLOY OR IN OTHER SILVER ALLOYS SUSCEPTIBLE OF INTERNAL OXIDATION, IN WHICH THE CADMIUM IS OXIDIZED TO THE VICINITY OF ONE SIDE ONLY, ARE MANUFACTURED BY A PROCESS CONSISTING OF MAKING A SILVER TUBE IN ALLOY -CADMIUM, COVER THE INSIDE WALL WITH A LAYER OF NON-STICK COMPOUND OR INSERT IN THE TUBE A SEPARATING SHEET COATED ON EACH SIDE WITH A LAYER OF NON-STICK COMPOUND, COMPRESS THE TUBE IN A LOADING COMPOUND, HEAT THE TUBE APPLIED ATMOSPHERE CONTAINING OXYGEN IN A WAY TO OXIDIZE THE CADMIUM CONTENT IN THE VICINITY OF THE OUTER FACE OF THE TUBE AND TO LEAVE THE CADMIUM CONTENT NEAR THE INNER FACE, ELIMINATE THE ANTI-STICK COMPOUND LAYER AND DIVIDE THE PARITICAL TUBE. APLATI, BY CUTTING, IN INDIVIDUAL CONTACTS.
Description
Procédé pour la fabrication de contacts électriquesMethod for manufacturing electrical contacts
La présente invention concerne un procédé de fa- The present invention relates to a method of fa-
brication de contacts électriques en alliage argent-cadmium dans lequel la teneur en cadmium au voisinage d'une face est oxydée alors que la teneur en cadmium au voisinage de brication of electrical contacts in a silver-cadmium alloy in which the cadmium content in the vicinity of one face is oxidized while the cadmium content in the vicinity of
la face opposée reste non oxydée.the opposite side remains non-oxidized.
Des contacts électriques en alliage argent-cadmium sont traditionnellement soumis à une oxydation interne en Silver-cadmium alloy electrical contacts are traditionally subjected to internal oxidation in
chauffant une feuille ou ruban de la matière formant con- heating a sheet or ribbon of the material forming
tact de l'épaisseur désirée dans une atmosphère contenant de l'oxygène, l'oxydation de la teneur en cadmium de la matière progressant vers l'intérieur à partir des surfaces exposées. La feuille ou ruban est ensuite divisé, par découpage, en éléments formant contacts individuels de la tact of the desired thickness in an oxygen-containing atmosphere, the oxidation of the cadmium content of the material progressing inward from the exposed surfaces. The sheet or ribbon is then divided, by cutting, into elements forming individual contacts of the
taille voulue. De tels contacts présentent deux inconvé- desired size. Such contacts have two disadvantages.
nients sérieux. Premièrement, étant donné que le cadmium migre ou diffuse vers la surface de la matière durant le processus d'oxydation interne, il manque à la zone centrale de la matière intérieurement oxydée la concentration voulue de particules d'oxyde de cadmium. Par conséquent, lorsque le contact se trouve érodé en cours d'utilisation jusqu'à environ la moitié de son épaisseur initiale, il perd les caractéristiques de non soudabilité procurée par l'oxyde de cadmium. Deuxièmement, un tel contact ne peut pas être fixé serious customers. First, since cadmium migrates or diffuses to the surface of the material during the internal oxidation process, the central region of the internally oxidized material lacks the desired concentration of cadmium oxide particles. Consequently, when the contact is eroded during use to approximately half of its initial thickness, it loses the characteristics of non-weldability provided by cadmium oxide. Second, such contact cannot be fixed
à la matière constitutive de la lame de contact (générale- to the material of the contact blade (general-
ment des alliages de cuivre) par soudo-brasage ou brasage mais nécessite un support, habituellement exclusivement d'argent, devant être fixé par une opération d'assemblage séparée qui augmente le coût et constitue une source copper alloys) by soldering or brazing but requires a support, usually exclusively of silver, to be fixed by a separate assembly operation which increases the cost and constitutes a source
éventuelle de défaillance.possible failure.
Il a été précédemment proposé, comme décrit dans It was previously proposed, as described in
le brevet américain n0 3688067 au nom de Shibata, d'appli- U.S. Patent No. 3,688,067 in the name of Shibata, of appli-
quer une couche antioxydante d'un autre métal comme par exemple le nickel sur une face de la matière formant contact en alliage argent-cadmium avant de la soumettre à quer an antioxidant layer of another metal such as nickel on one side of the contact material of silver-cadmium alloy before subjecting it to
l'oxydation interne, et d'éliminer ensuite la couche anti- internal oxidation, and then remove the anti layer
oxydante. Il a également été proposé dans le même brevet d'apparier deux pièces en alliage argent-cadmium et de les souder au niveau de leurs faces correspondantes pour former une seule plaque avant de procéder à l'oxydation interne, oxidizing. It has also been proposed in the same patent to pair two pieces of silver-cadmium alloy and to weld them at their corresponding faces to form a single plate before proceeding to internal oxidation,
puis de diviser cette plaque en deux parties après l'oxyda- then divide this plate into two parts after the oxidization
tion, et de découper ensuite des contacts individuels dans ces parties. A titre de variante il est proposé dans ce brevet de soumettre à une oxydation interne un morceau de matière formant contact en alliage argentcadmium d'une épaisseur double de celle du contact désiré, puis de le couper par moitié après l'oxydation interne, chaque moitié tion, and then to cut out individual contacts in these parts. As a variant, it is proposed in this patent to subject to internal oxidation a piece of contact material of silver cadmium alloy with a thickness twice that of the desired contact, then to cut it in half after the internal oxidation, each half
étant divisée, par découpage, en contacts individuels. being divided, by cutting, into individual contacts.
D'autre part, il a été proposé dans le brevet américain n 3807994 au nom de Jost de faire adhérer par pression un ruban de matière formant contact en alliage argent-cadmium à une mince couche d'argent ou à des couches d'alliage argent-cadmium à teneur en cadmium variable avant On the other hand, it has been proposed in American Patent No. 3807994 in the name of Jost to cause a ribbon of contact-forming material of silver-cadmium alloy to adhere by pressure to a thin layer of silver or to layers of silver alloy - cadmium with variable cadmium content before
l'oxydation interne.internal oxidation.
La présente invention crée un procédé simplifié pour la fabrication de contacts électriques en alliage argent-cadmium, dans lequel la teneur en cadmium est oxydée au voisinage d'un côté seulement du contact, lequel procédé consiste à confectionner un tube en alliage argent-cadmium, à former au moins une couche de composé antiadhérent à l'intérieur dudit tube, à comprimer le tube pour l'aplatir et à obliger sa face interne à se mettre en contact intime avec cette couche, à chauffer le tube aplati dans une atmosphère contenant de l'oxygène de façon à oxyder la teneur en cadmium de l'alliage au voisinage de la surface extérieure du tube aplati et à laisser sensiblement non oxydée la teneur en cadmium de l'alliage au voisinage de la face intérieure du tube aplati, puis à éliminer la couche The present invention creates a simplified process for the manufacture of electrical contacts of silver-cadmium alloy, in which the cadmium content is oxidized in the vicinity of only one side of the contact, which process consists in making a tube of silver-cadmium alloy, forming at least one layer of non-stick compound inside said tube, compressing the tube to flatten it and forcing its internal face to come into intimate contact with this layer, heating the flattened tube in an atmosphere containing oxygen so as to oxidize the cadmium content of the alloy in the vicinity of the outer surface of the flattened tube and to leave the cadmium content of the alloy substantially unoxidized in the vicinity of the inner face of the flattened tube, then to remove layer
de composé antiadhérent et à découper des contacts électri- of non-stick compound and to cut electrical contacts
ques individuels dans la paroi du tube. ques individual in the wall of the tube.
L'alliage argent-cadmium utilisé dans le tube de la présente --invention peut être l'un quelconque de ceux The silver-cadmium alloy used in the tube of the present invention can be any of those
couramment utilisés pour la fabrication de contacts élec- commonly used for the manufacture of electrical contacts
triques en argent-oxyde de cadmium et peut contenir de 5 à triques in silver-cadmium oxide and can contain from 5 to
% en poids de cadmium. Le tube en alliage peut être réa- % by weight of cadmium. The alloy tube can be reacted
lisé d'une manière classique quelconque comme par exemple par coulée ou extrusion de l'alliage de manière à former un tube présentant l'épaisseur de paroi voulue, généralement une épaisseur de 2 à 7 mm. Le tube peut avoir toute forme générale, en coupe transversale, désirée ou commode, par exemple circulaire, ovale, rectangulaire, etc., et tout diamètre total désiré ou approprié, généralement compris read in any conventional manner such as for example by casting or extruding the alloy so as to form a tube having the desired wall thickness, generally a thickness of 2 to 7 mm. The tube can have any general shape, in cross section, desired or convenient, for example circular, oval, rectangular, etc., and any desired or appropriate total diameter, generally included
entre 5 et 250 mm. Une fois le tube réalisé, la face inté- between 5 and 250 mm. Once the tube has been made, the inside face
rieure de la paroi du tube peut être revêtue d'un composé antiadhérent classique sous forme de particules finement divisées en injectant à l'intérieur du tube à travers une extrémité ouverte une suspension, en milieu aqueux ou dans un autre fluide, d'un solide en particules tel que de La magnésie ou un autre oxyde métallique approprié, du talc, du graphite ou une autre matière chimiquement inerte vis-à-vis de l'alliage argent-cadmium et qui ne fond ni ne s'allie avec l'alliage argent-cadmium à des températures bottom of the tube wall can be coated with a conventional non-stick compound in the form of finely divided particles by injecting inside the tube through an open end a suspension, in aqueous medium or in another fluid, of a solid in particles such as magnesia or another suitable metal oxide, talc, graphite or another material chemically inert with respect to the silver-cadmium alloy and which does not melt or alloy with the alloy silver-cadmium at temperatures
nécessaires pour l'opération subséquente d'oxydation inter- necessary for the subsequent inter- oxidation operation
ne, à la suite de laquelle la suspension en excès est éli- ne, as a result of which the excess suspension is eli-
minée et le revêtement, au besoin, séché. Au lieu d'utili- mined and the coating, if necessary, dried. Instead of using
ser le composé antiadhérent sous la forme d'un revêtement ou couche de particules finement divisées sur la face intérieure de la paroi du tube, il peut également être utilisé sous la forme d'un revêtement ou couche sur la surface d'un support amovible apte à être introduit dans le tube. Par exemple, une feuille plane d'acier au carbone portant sur ses surfaces une couche ou revêtement d'oxyde ser the non-stick compound in the form of a coating or layer of finely divided particles on the inner face of the wall of the tube, it can also be used in the form of a coating or layer on the surface of a removable support suitable to be introduced into the tube. For example, a flat sheet of carbon steel with an oxide layer or coating on its surfaces
de fer peut être introduite dans le tube avant l'aplatisse- of iron can be introduced into the tube before the flattener
ment, le revêtement d'oxyde de fer servant de composé anti- the iron oxide coating serving as an anti
adhérent pour empêcher un soudage à froid des faces intéri- adherent to prevent cold welding of the inner faces
eures du tube aplati entre elles durant la compression ainsi que pour éviter un soudage à froid ou un processus d'alliage de la paroi du tube avec le support en acier. Une couche appropriée d'oxyde de fer peut être obtenue simple- of the tube flattened together during compression as well as to avoid cold welding or a process of alloying the wall of the tube with the steel support. A suitable layer of iron oxide can be obtained simply-
ment en chauffant dans de l'air une feuille d'acier au car- by heating in air a sheet of stainless steel
bone, la feuille présentant des dimensions correspondant à bone, the sheet having dimensions corresponding to
la taille du tube; par exemple, dans le cas d'un tube rec- the size of the tube; for example, in the case of a rec-
tangulaire dont les dimensions intérieures, avant aplatis- tangular whose internal dimensions, before flattening
sement, sont de 114,3 x 6,35 mm, une feuille d'acier de 107,95 x 1,27 mm peut être utilisée. L'épaisseur de la couche d'oxyde de fer ou du revêtement ou de la couche de composé antiadhérent en particules sur la face intérieure de la paroi du tube n'est pas critique pourvu qu'elle empêche effectivement le métal du tube de se souder à froid ou de s'allier à lui-même ou au support en acier, si celui-ci est utilisé, durant la compression et le chauffage subséquent du tube aplati. Dans le cas d'un support formé d'une feuille d'acier présentant un revêtement d'oxyde de fer le revêtement présente de préférence une épaisseur d'au are 114.3 x 6.35 mm, a steel sheet of 107.95 x 1.27 mm can be used. The thickness of the layer of iron oxide or the coating or the layer of particulate non-stick compound on the inner face of the wall of the tube is not critical as long as it effectively prevents the metal of the tube from welding cold or to ally with itself or with the steel support, if this is used, during compression and subsequent heating of the flattened tube. In the case of a support formed of a steel sheet having an iron oxide coating, the coating preferably has a thickness of at least
moins 0,0254 mm.minus 0.0254 mm.
Après l'opération de mise en place d'une couche de composé antiadhérent à l'intérieur du tube, ce dernier est After the operation of placing a layer of non-stick compound inside the tube, the latter is
aplati par compression, par exemple par un procédé de lami- flattened by compression, for example by a laminate process
nage à froid dans lequel le tube passe entre une paire ou cold swim in which the tube passes between a pair or
une série de paires de cylindres presseurs à une températu- a series of pairs of pressure rollers at one temperature
re voisine de celle ambiante. Cette opération amène la paroi intérieure du tube étroitement en contact soit avec elle-même, soit avec les surfaces de l'élément formant support en acier introduit dans le tube, le revêtement ou couche de composé antiadhérent étant interposé entre les surfaces dans chaque cas. Les deux couches de composé antiadhérent sur des faces opposées du support en forme de feuille remplissent la même fonction que la couche unique de composé antiadhérent sur la face intérieure de la paroi re close to the ambient one. This operation brings the inner wall of the tube closely into contact either with itself or with the surfaces of the steel support element introduced into the tube, the coating or layer of non-stick compound being interposed between the surfaces in each case. The two layers of non-stick compound on opposite sides of the sheet-like support perform the same function as the single layer of non-stick compound on the inside of the wall
du tube. Cette opération de compression a pour effet de ré- of the tube. This compression operation has the effect of
duire l'épaisseur de paroi du tube de 25 % ou plus de façon à la ramener à environ i à 4 mm, approximativement la mime reduce the wall thickness of the tube by 25% or more so as to reduce it to approximately i to 4 mm, approximately the same
épaisseur que celle voulue dans le contact électrique fini. thickness than that desired in the finished electrical contact.
Le tube aplati est ensuite chauffé dans une at- mosphère contenant de l'oxygène, par exemple de l'air ou de l'oxygène pur, à une température et pendant une durée suffisantes pour oxyder la teneur en cadmium de l'alliage au voisinage de la surface extérieure du tube aplati, tout en laissant non oxydée la teneur en cadmium de l'alliage The flattened tube is then heated in an atmosphere containing oxygen, for example air or pure oxygen, at a temperature and for a time sufficient to oxidize the cadmium content of the alloy in the vicinity of the outer surface of the flattened tube, while leaving the cadmium content of the alloy unoxidized
voisin de la face ou surface intérieure du tube aplati. close to the face or inner surface of the flattened tube.
En raison du contact intime des faces intérieures du tube aplati l'une avec l'autre ou avec les surfaces du support en acier introduit dans le tube, il ne se produit guère ou pas du tout d'oxydation de cadmium au voisinage des faces intérieures. Sans être normalement nécessaire, il Due to the intimate contact of the inner faces of the flattened tube with each other or with the surfaces of the steel support introduced into the tube, there is little or no oxidation of cadmium in the vicinity of the inner faces . Without being normally necessary, it
est également possible de ne pas prévoir la couche de com- it is also possible not to provide the layer of com-
posé antiadhérent dans les zones voisines des extrémités du laid non-stick in the areas near the ends of the
tube de sorte que ces zones sont soudées à froid pour for- tube so these areas are cold welded to form
mer un joint hermétique durant l'opération de compression ou, dans le cas contraire, de souder les extrémités du tube sea a hermetic seal during the compression operation or, if not, to weld the ends of the tube
à chaud pour les sceller.hot to seal them.
L'oxydation progresse vers l'intérieur à partir de Oxidation progresses inward from
la surface extérieure du tube et la profondeur approximati- the outer surface of the tube and the approximate depth
ve que l'oxydation atteint peut être calculée à partir de l'équation suivante o X = profondeur de pénétration du front d'oxydation, en mm; e est la base des logarithmes naturels; T est la température en degrés K; P est la pression partielle d'oxygène en mm de mercure; t est le temps en heures et Cdc est la concentration de cadmium de l'alliage en pour cent atomiques: 2= 11,6e- T -VPt X= Cdc Cdc Le degré de pénétration de l'oxydation interne n'est pas critique mais peut varier entre environ 60 et 90 % de l'épaisseur de paroi du tube aplati, de préférence entre environ 75 et 85 %. A titre d'exemple, dans le cas d'un tube aplati présentant une épaisseur de paroi de 1,5 mm, une concentration de cadmium de 13 % atomiques, en utilisant de l'oxygène pur et en chauffant à 8800C, il faut approximativement 23 heures pour obtenir une pénétration de ve that the oxidation reached can be calculated from the following equation o X = penetration depth of the oxidation front, in mm; e is the base of natural logarithms; T is the temperature in degrees K; P is the partial pressure of oxygen in mm of mercury; t is the time in hours and Cdc is the concentration of cadmium of the alloy in atomic percent: 2 = 11.6e- T -VPt X = Cdc Cdc The degree of penetration of internal oxidation is not critical but can vary between about 60 and 90% of the wall thickness of the flattened tube, preferably between about 75 and 85%. For example, in the case of a flattened tube having a wall thickness of 1.5 mm, a cadmium concentration of 13 atomic%, using pure oxygen and heating to 8800C, it is necessary approximately 23 hours to obtain a penetration of
% de l'épaisseur de paroi.% of the wall thickness.
Lorsque l'oxydation interne a été réalisée jus- When the internal oxidation has been carried out
qu'au degré désiré, le tube aplati est retiré du four to the desired degree, the flattened tube is removed from the oven
d'oxydation, et est ensuite ouvert en le fendant ou cou- oxidation, and is then opened by splitting or cutting
pant, puis l'élément formant support, pour autant qu'il pant, then the support member, as long as it
soit présent, est enlevé et le revêtement ou composé anti- either present, is removed and the coating or compound anti
adhérent est, au besoin, éliminé de la surface intérieure de la paroi du tube par lavage ou brossage. Afin d'assurer adherent is, if necessary, removed from the interior surface of the wall of the tube by washing or brushing. To assure
l'élimination totale du composé antiadhérent, en particu- total elimination of the antiadhesive compound, in particular
lier lorsqu'un revêtement d'oxyde de fer est utilisé en bond when an iron oxide coating is used in
tant que composé antiadhérent sur un élément formant sup- as a non-sticking compound on an element forming a
port en acier, le tube ouvert est de préférence soumis à un décapage ou nettoyage électrolytique. La paroi aplatie peut être soumise à une opération de laminage additionnelle après l'élimination du composé adhérent ou du séparateur, afin d'obtenir, si besoin est, un fini lisse; une telle opération de laminage additionnelle a pour effet de réduire encore l'épaisseur de la matière. Des contacts électriques individuels sont ensuite découpés dans la paroi aplatie ou steel port, the open tube is preferably subjected to electrolytic pickling or cleaning. The flattened wall can be subjected to an additional rolling operation after the removal of the adherent compound or of the separator, in order to obtain, if necessary, a smooth finish; such an additional rolling operation has the effect of further reducing the thickness of the material. Individual electrical contacts are then cut from the flattened wall or
séparés de celle-ci d'une autre manière. separated from it in another way.
Dans le tube oxydé aplati peuvent, le cas échéant, être découpés des contacts électriques individuels, par paires, sans ouvrir le tube. Les deux contacts peuvent In the flattened oxidized tube can, if necessary, be cut from the individual electrical contacts, in pairs, without opening the tube. Both contacts can
alors être séparés l'un de l'autre et le revêtement de com- then be separated from each other and the coating of com-
posé antiadhérent ou la feuille séparatrice sur les cotés laid non-stick or the separating sheet on the sides
intérieurs non oxydés peut être enlevé par nettoyage. non-oxidized interiors can be removed by cleaning.
Les contacts électriques fabriqués par le procédé de la présente invention sont exempts d'une zone intérieure appauvrie en oxyde de cadmium, si bien qu'ils présentent The electrical contacts manufactured by the process of the present invention are free from an interior zone depleted in cadmium oxide, so that they have
les bonnes caractéristiques de résistance à la fusion d'al- the good characteristics of resistance to fusion of al-
liages argent-oxyde de cadmium au cours de l'utilisation des contacts jusqu'à ce que ceux-ci soient érodés jusqu'au niveau de la couche d'alliage non oxydé utilisée pour les silver-cadmium oxide bonding during the use of the contacts until they are eroded to the level of the layer of non-oxidized alloy used for the
fixer par brasage ou soudo-brasage à la matière constituti- fix by brazing or soldering to the constituent material
ve de lames de contact. De plus, par le procédé de la pré- ve contact blades. In addition, by the process of the pre-
sente invention l'épaisseur de la couche d'alliage non oxy- feel invention the thickness of the layer of non-oxy alloy
dé peut être réglée de façon à être égale à l'épaisseur mi- thimble can be adjusted to be equal to the minimum thickness
nimale nécessaire pour l'opération de brasage ou de soudo- minimum required for the soldering or soldering operation
brasage, permettant ainsi de réduire le coût de fabrica- soldering, thereby reducing the manufacturing cost
tion.tion.
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